CN86103566A - 产生玻璃微粒子用燃烧器 - Google Patents

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Abstract

一种在一个中心通道和一个围绕此中心通道的外侧通道之间设有一个中间通道的产生玻璃微粒子的燃烧器，其特征在于此中间通道的顶端位于此处侧通道顶端的里面，而此中心通道的顶端则位于此中间通道顶端和此外侧通道顶端之间。这样，该燃烧器能稳定地制造具有GI型或三角形折射率分布，且还能抑制气泡产生的多孔玻璃母材料。

Description

产生玻璃微粒子用燃烧器
本发明是一种有关制造通信或光学系统等用的多孔质玻璃母材时，用来产生玻璃微粒子的燃烧器。
通信、光学系统领域所用的光纤，光导，图象纤维或棒状透镜等是用诸如MCVD法，VAD法，OVD法等方法制成规定的母材，再将这样获得的光纤母材进行纺丝，或者通过加工把棒状透镜母材的直径减小从而制得的。
在上述各方法中，作为用VAD法对光纤用等的多孔质玻璃母材进行高速合成的方法，有已发表在（日本电气通信学会半导体材料部门全国大会1983年度的报告NO.367和日本电气通信学会综合全国大会1984年度报告NO.1138等当中）的双重火焰燃烧器方式。
这种双重火焰装置的概要已如图6所示，以下将对此作简要叙述。
图6中，由多重管构造形成的燃烧器1是由内侧火焰发生器2，和中间夹着一个密封气体通道3，而设在此内侧火焰发生器2的处围的外侧火焰发生器4组成，在两火焰发生器的相对关系中，内侧火焰发生器2的顶端位于外侧火焰发生器4的顶端里面。
在上述两火焰发生器中，内侧火焰发生器2是由四重通道形成，外侧火焰发生器4是由五重通道形成，而这些通道都呈同心布置。
作为用上述燃炼器1的VAD法的一个例子，向内侧火焰发生器2供以0.41 l/min的Si Cl4，1.54 l/min的Ge Cl4，10.5 l/min的H2，5 l/min的Ar和15 l/min的O2，密封通道3供以5 l/min的Ar，向外侧火焰发生器4供以5 l/min的Ar，0.41l/min的Si Cl4，24 l/min的H2，5 l/min的Ar和25 l/min的O2，通过此燃烧器1的各气体的火焰加水分解反应生成物，即煤烟状的玻璃微粒子被堆积成所期望的形状，从而形成多孔质玻璃母材5。
在这样形成多孔质玻璃母材5时，如图6所示，从内侧火焰发生器2的顶端产生长为l1的内侧火焰，和从外侧火焰发生器4的顶端产生长为l2的外侧火焰，由于这些火焰是沿纵向方向连续，故燃烧器1的总火焰长度为L＝l1+l2。
由于这个总火焰要比单一火焰长得多，因此，图6中用斜线所表示的原料系统的气流将在这个火焰内长时期停留。
其结果是促进玻璃微粒子在火焰内的成长，其粒子的粒径变大，而且，因此时的惯性效果，使堆积效率提高，从而使多孔质玻璃母材5得以进行高速合成。
据认为上述双重火焰发生器的情况，是适合多孔质玻璃母材5的高速合成的，然而当把形成折射率分布用的掺杂质原料提供给内侧火焰发生器2，使其和火焰反应时，因其在火焰内停留的时间长，掺杂剂在此火焰中进行的扩散超过了需要，其浓度分布广大（平坦）化了。
因此，多孔质玻璃母材5的折射率分布成为如图7所示的SI型，而不能获得光纤用的具有GI型折射率分布或三角形折射率分布的多孔质玻璃母材。
此外，因掺杂原料，例如Ge Cl4在火焰内停留时间过长，在此火焰内生成结晶性Ge O2，由于它要附着在多孔质玻璃母材5上，因而在透明玻璃化时在母材中产生气泡。
本发明就是考虑到上述存在的问题，拟提供一种再现性好，能稳定制造具有GI型，三角形等折射率分布的多孔质玻璃母材且能抑制气泡发生原固的产生玻璃微粒子用的燃烧器。
本发明就是在中心通道和围绕此中心通道周围的外侧通道之间设有中间通道的，产生玻璃微粒子用的燃烧器中，其特征是中间通道的顶端位于外侧通道顶端的里面，中心通道的顶端位于中间通道顶端和外侧通道顶端之间。
在本发明的燃烧器中，例如中心通道由单一通道，中间通道由三重通道，外侧通道由四重通道组成，在中间通道和外侧通道间有一密封气体通道的场合，分别向中心通道供给Ge Cl4，中间通道供给H2和Si Cl4以及Ar和O2，外侧通道供给Ar和Si Cl4以及H2，Ar和O2，密封气体通道供给Ar，并在这样的气体供给状态，使该燃烧器保持燃烧状态下，反应生成玻璃微粒子。
在这样生成玻璃微粒子时，从中间通道顶端喷射的火焰和从外侧通道顶端喷出的火焰在纵向方向连续。
因此使燃烧器的总火焰长度变长，由于这个加长的火焰而促进玻璃微粒子的成长，使该微粒子的堆积速度增块，从而使多孔质玻璃母材的合成速度高速化。
另一方面，在吹出Ge Cl4等的掺杂质原料的中心通道的场合，由于这个中心通道的顶端是位于中间通道的顶端和外侧通道顶端之间，因此掺杂质原料是从上述总火焰的纵向方向的中间吹出，因而该掺杂质原材料在沿总火焰的全长范围内不会被暴露。
因此，掺杂质原料在火焰内停留的时间不会过长，可以抑制住掺杂剂在这个火焰中过剩的扩散，所以在这种情况下使生成的玻璃微粒子堆积时，可以获得中心处的掺杂剂浓度高，具有越向其外围掺杂剂浓度越低的折射率分布，也就是具有GI型的折射率分布的多孔质玻璃母材。
在本发明燃烧器中，例如中心通道由双重通道，中间通道由三重通道，外侧通道由四重通道组成，在中间通道和外侧通道之间有密封气体通道的场合，向中心通道供给Ge Cl4和Si Cl4，向中心通道供给H2，Si Cl4以及Ar和O2，向密封通道供给Ar，向外侧通道供给Ar，Si Cl4以及H2，Ar和O2，并在这样的气体供给状态下使该燃烧器在保持燃烧状态下，反应生成玻璃微粒子。
在此场合，也因和上述的理由一样，获得具有GI型折射率分布，三角形折射率分布的多孔质玻璃母材。
不用说，无论是上述的那一种状态，由于掺杂质原料在火焰内的停留时间不会变长，所以不会产生形成气泡原因的结晶性掺杂剂，因而可以得到特性好的基材料。
实施例。
以下将就有关本发明的燃烧器的实施例，参照附图进行说明。
本发明的一实施例表示在图1中，多重管（九重管）构造的燃烧器是由中心通道21，中间通道22和密封气体通道23以及外侧通道24组成。
中心通道21是由通道11a构成，中间通道22是由通道12～14构成，密封通道23是由通道15构成，外侧通道24是由通道16～19构成。
在上述燃烧器25中，中间通道22的顶端位于外侧通道24的顶端的里面，与此同时，中心通道21的顶端位于中间通道22顶端和外侧通道24顶端之间。
在表示本发明的另一实施例的图2中，燃烧器25的中心通道21是由双重通道11b，11c构成，而其他方面的构成和图1中的实施例一样。
此外，图2中的通道11b，11c的顶端相互一致。
用上述燃烧器施行VAD法时，向该燃烧器供给上述各气体，使其产生火焰加水分解反应，把用这种方式产生的玻璃微粒子向着回转的靶子连续喷射，让其堆积成长，从而制作多孔质玻璃母材。
以下将参照附表对这个实施例具体作说明。
在使用图1的燃烧器的具体例中，在具有内径为12mm的通道12内设有具有内径为5mm的通道11a，通道11a相对通道12的伸出长（图1中的S）为20mm。
另一方面，在使用图2的燃烧器的具体例中，通道11b的内径为5mm，通道11c的内径为12mm，两通道11b，11c相对通道12的伸出长（图2中的S）为20mm。
表
具体例1    具体例2    具体例3
气体    通道    流量    流量    流量
l/min    l/min    l/min
Ge Cl411a 0.41 - -
Ge Cl411b - 0.41 0.41
Si Cl411c - 0.73 1.40
H    12    10.50    10.50    10.50
Si Cl412 1.54 0.31 0.14
Ar    13    5.00    5.00    5.00
O214 15.00 15.00 15.00
Ar    15    5.00    5.00    5.00
Ar    16    5.00    5.00    5.00
H217 24.0 24.0 24.0
Si Cl417 0.41 0.41 0.41
Ar    16    5.00    5.00    5.00
O219 25.00 25.00 25.00
根据上述表中所示具体例1，可得到具有如图3那样的折射率分布（GI型）的母材，根据具体例2，可得到具有如图4那样的折射率分布的母材，此外再根据具体例3，可得到具有图5的折射率分布（三角型）的母材。
又，在形成图5的三角型折射率分布的场合，最好使从通道11c喷射的Si Cl4的流速比从通道11b喷射的Ge Cl4的流速快，并且用Si流来封闭Ge流。
也就是使位于火焰内中央的Ge浓度比形成GI型折射率分布时高些为好。
在上述实施例中，是以双重火焰燃烧器为主来进行说明的，然而通过使通道数增加，三重以上的多重火焰燃烧器也能实施。
此外，在图示的双重火焰燃烧器中，只要没有故障，其通道数也可以增减。
更进一步，如根据所希望的折射率分布来改变中心通道顶端的位置，则是有效果的。在此场合最好使图1中的通道11a或图2中的通道11b，11c相对通道能作滑动。
如以上所说明的那样，有关本发明的燃烧器，由于其中心通道的顶端是位于中间通道顶和外侧通道顶端之间，因而能以良好的再现性稳定地制造具有GI型，三角形等的折射率分布，而且几乎不存在气泡发生原因的高质量多孔质玻璃母材。
对附图的简要说明。
图1，图2为表示本发明燃烧器的各实施例的剖面图，图3～图5为通过本发明燃烧器而制成的多孔质玻璃母材的折射率分布图，图6为对现有燃烧器的简要说明图，图7为用现有燃烧器制成的多孔质玻璃母材的折射率分布图。
11a～19为通道，21为中心通道，22为中间通道，23为密封气体通道，24为外侧通道，25为燃烧器。

Claims (4)

1、一种在中心通道和把这个中心通道四周围起来的外侧通道间设有中间通道的产生玻璃微粒子用的燃烧器，其特征是该燃烧器的中间通道的顶端位于外侧通道顶端的里面，中心通道的顶端位于中间通道顶端和外侧通道顶端之间的产生玻璃微粒子用的燃烧器。
2、根据权利要求1所述的产生玻璃微粒子用的燃烧器，其特征是中心通道是由单一的通道组成。
3、根据权利要求1所述的产生玻璃微粒子用的燃烧器，其特征是中心通道是由双重通道组成。
4、根据权利要求1至3中的任何一项所述的产生玻璃微粒子用的燃烧器，其特征是中心通道的顶端位置可以改变。
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